浅谈隧洞工程的施工管理

浅谈隧洞工程的施工管理

胡兵

国电恩施水电开发有限公司湖北恩施市445000

摘要：水利建设工程是我国基础建设中一个很重要的方面，其建设状况关联着国家基础建设的整体水平；水利隧洞施工是水利项目施工中关键部分，也是水利项目施工中最困难最复杂的工程。

关键词：隧洞工程；施工管理；概述

1、隧洞工程施工案例

总干渠C4标属一期输水工程，位于总干30+685～40+699，全长10.014km，包含上官寨隧洞、红土洞隧洞、红土洞渡槽、大红岩隧洞、玻利隧洞及相间的渠道，其中隧洞总长8639m，占本标段86%。上官寨隧洞位于普定县马场镇，洞长3437m，洞轴线走向73.7o，坡比1/2000,洞型为城门洞型，断面尺寸4.3×5.7m。

1.1地质条件

上官寨隧洞出口地形坡度40～45°，自然边坡稳定。根据设计图地质描述及洞脸开挖揭露，隧洞出口段覆盖层最厚达11m，为粘土夹碎石，下伏基岩为P1q厚层灰岩。强风化厚2～4m。岩层产状3°∠54°,边坡结构为斜向坡，整段隧洞位于地下水位之上，隧洞线与岩层走向交角约为13°。总干34+272～34+316.3虽埋深为5～12m，但大部分为覆盖层，隧洞处于强风化及弱风化岩体上部，且隧洞出口位于冲沟左侧，长年受地表水侵蚀影响，成洞条件较差。从施工安全、施工进度、保护隧洞上部普马公路的角度出发，必须采取强有力的施工措施，方能安全、快速地通过，从而整体上保证工程的进度。在这种特殊困难地段，超前小导管法支护是开挖的重要措施。上官寨隧洞出口采用超前小导管及钢拱架明拱进洞，出口段地质条件差洞段采钢拱架配合系统锚杆、超前小导管、挂网、喷混凝土联合支护。

1.2隧洞出口区边坡支护

按设计要求的洞脸开挖坡比（1：1）进行开挖，边坡支护采用边开挖边支护的方法，每一层开挖完成后，对边坡采用锚杆、挂网支护，锚杆长度4.5m，直径25mm，间排距2m，采用砂浆锚杆，钢筋网直径6.5，间距200mm，锚杆及挂网完成后进行喷10cm厚C20混凝土。钻孔采用手风钻，喷混凝土采用Aliva喷浆机。

2、开挖及支护程序

开挖支护程序:超前管棚施工→开挖顶部→安置拱部钢拱架→开挖两帮→安置工字钢立柱→开挖中部→进入下一循环。

2.1开挖方法

遵循浅钻孔、多循环、弱爆破、强支护的原则进行开挖。上官寨隧洞出口34+272～34+316.3洞段大部分为覆盖层，采用短进尺，全断面进行开挖，每循环进尺0.5～1.0m，局部人工配合风镐进行开挖。

2.2支护方法

根据工程实际情况，采用超前小导管预支护，钢拱架配合挂网、锚杆、喷混凝土联合支护。由钢管作为纵向支撑、钢拱架作为横向环形支撑，构成纵、横向整体刚度较大、能阻止和限制围岩变形的性能，能提前承受早期围岩压力，此外，可在小导管采取注浆方法，待浆液硬化后，隧洞周围岩体能得到预加固，并形成具有一定厚度的加固圈，此加固圈起到超前预支护作用，在这种联合保护下安全地进行开挖作业。

3、隧洞工程施工技术管理概述

3.1挖掘施工技术管理重点

在大多数的水利隧洞施工设计中，圆形截面内径≥1.80m，非圆形截面宽≥1.40m，高≥1.80m。施工过程中，能够应用钢模台车、驾钻台车及掘进机等机械设施装置，这需要采取技术经济分析对截面形状和大小进行合理的设计。在隧洞进洞的准备操作中，先要对隧洞外面的建筑（如暗渠、明洞等）实行施工，让洞脸在安全的环境中，以保证隧洞洞口的施工安全。水利隧洞项目在洞室挖掘中尽量避免欠挖的情况，按相关规程、规范要求对超挖实行严格的控制，要清除隧洞内所有的疏松散落的岩块。在隧洞项目挖掘过程中，如果应用钻爆法，为了保证开挖质量，须要执行光面爆破，需要对爆破位置实行合理的爆破设计，按照爆破分析和爆破图表执行施工，依照隧洞中地质情况及爆破效果及时对有关爆破参数进行修改、调整，保证开挖质量。

3.2锚杆施工技术管理重点

按照水利隧洞项目施工周围岩层状况和设计要求对孔的位置进行选择，同时对选定的孔位实行记号标识，开孔地方可以接受的最大偏差范围约在10cm。在钻孔前，需要确定恰当的钻头尺寸，遵循“先注浆后插杆”工序，钻头的直径比锚杆的直径要大15mm以上。如在孔洞口注浆，遵循“先注浆后插杆”顺序实行施工，钻头的直径比锚杆的直径要大25mm以上。如在孔底部注浆，钻头的直径也需比锚杆的直径大，实际大小在40mm以上。按照各种型号的锚杆对钻孔深度实行选择，在钻孔完成，需要进行洗孔，将孔洞中的积水和岩石粉末完全清理干净。水利隧洞项目中锚杆杆体外露长度一般要小于等于喷射混凝土厚度。

3.3喷射混凝土施工技术的管理重点

水利隧洞项目施工应用的喷射机装置。在喷射混凝土之前，需要对开挖面角落中的累积物、石块及虚石等进行清理，可以用高压风水对受喷面进行清洗，还要对碰水容易变为淤泥、可以溶于水的岩层外部实行打扫清理。喷头与受喷岩石面竖直成九十度角，应用螺旋式喷射形式，喷射的距离须控制在0.50～1.20m范围内。单次喷射厚度要小于5cm，在上层喷射混凝土完成后，要确保其完全凝固后，才能进行下层混凝土，直到喷射至设计厚度。

3.4衬砌施工技术管理重点

水利隧洞项目中的衬砌方式，要依照水利隧洞项目的操作要求、周围岩层状况、内水压力、支护效果、施工方法、防渗要求、截面形状、面积大小等很多的因素来判定。水利隧洞项目衬砌方式包括混凝土衬砌、预应力混凝土衬砌、锚喷衬砌、单层衬砌、钢筋混凝土衬砌和平整衬砌等。当水利隧洞项目施工过程中，贯穿竖井连接处、柔韧破碎带和断层时有很大的变化位移时，在衬砌施工中应该实行加厚处置，设定横向变形缝。在周围岩层性质处在一个均衡情况的洞身工段中，只需要设定施工缝。按照温度收缩和浇筑能力等很多原因恰当选择沿洞线的分段，没有特殊要求的情况下，边拱和底拱的分段范围是6～12m，须要注意顶拱中的环向缝不能有错开情况。

3.5回填灌浆施工技术管理重点

水利隧洞项目中使用回填灌浆操作技术的条件是衬砌混凝土的强度要超过设置强度的70%。施工人员必须在工程现场做灌浆试验，得出实验结论，专家灌浆实验结论做全面分析研究后，才能选择恰当的灌浆压力。水利隧洞项目中的土洞钢筋混凝土衬砌需要应用低压灌浆方法，灌浆压力大小在0.10～0.20MPa内；水利隧洞项目中的岩洞钢筋混凝土衬砌的灌浆压力范围是0.30～0.50MPa。水利隧洞项目回填灌浆中，需要恰当的分解区域或工段，并分别两次做回填灌浆工作，首先对一序孔灌浆，接着对二序孔灌浆，二序孔是顶孔，进行回填灌浆操作过程中必须按照从低到高的顺序，相同的区域或工段中的同一序孔做灌浆操作时，能在一部分钻孔或整个钻孔中实行，且能单孔分序灌浆及钻进。

结语

不同的水利隧洞项目的地理位置、土壤岩层、操作环境及工程条件等情况都不一样，因此水利隧洞项目施工技术的使用也需因地制宜，应当按照水利隧洞工程施工的实际状况选择最恰当的施工技术。水利隧洞施工技术的各种环节严格按照高效的管理，能够提高水利隧洞施工技术能力，保证水利隧洞工程施工的圆满竣工。

参考文献

[1]唐检军.超长隧洞开挖若干问题的探讨[J].中国水运（下半月），2015（01）.

[2]王成志.南水北调中线京石段隧洞工程设计浅议[J].水利水电工程设计，2016（03）.